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泵裝置的概念 泵裝置是指從泵組的吸入管道進(jìn)口到吐出管道出口之間的，由管道，閥門（或拍門），彎頭等組成的系統(tǒng)。  泵裝置的特性     容積式泵包括螺桿泵、齒輪泵、往復(fù)泵等，它的主要性能參數(shù)如下： (1) 轉(zhuǎn)速(n)-----泵每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。(r/min) (2) 壓力(P)-----泵排出最高工作壓力。(MPa) (3) 流量(Q)-----泵在單位時(shí)間內(nèi)排出的液體數(shù)量。(l/m,m3/h) (4) 軸功率------原動機(jī)傳給泵軸上的功率，即泵的輸入功率單位為kW (5) 效率(η)----泵的輸出功率與輸入功率之比，一般用%表示。 (6) 往復(fù)次數(shù)----對往復(fù)泵而言、活塞每分鐘往復(fù)次數(shù)。 常用水泵的結(jié)構(gòu)及工作原理 葉片泵結(jié)構(gòu)的基本組成部分及其作用    其它輔助部件 底座作用：方便泵組安裝； 聯(lián)軸器罩作用：保障安全； 小配管作用：起潤滑和冷卻作用的水管、油管系統(tǒng)。  水泵的安裝、運(yùn)行、維護(hù)要領(lǐng) (1)對進(jìn)水管的要求 A、長度盡量短，在泵入口前要有一段直管，長度約為泵吸入口直徑的4倍。 B、要便于排氣，如采用偏心大小頭、吸入管路稍前傾等措施。 C、吸入口的淹沒深度>1.5D0(D0:吸入管徑)，吸入口離地底距離對一般中小泵而言，C≥D0；  (2)對吐出口布置要求 A、吐出管內(nèi)有壓力水，吐出管路在壓力水作用下會有拉伸，因此泵出口管路要有伸長的余地（如采用L型拐管），不能將管路伸長的力壓向泵座。 B、吐出管路上如果采用了輪胎節(jié)之類的伸縮節(jié)部件，在管路安裝好之后，伸縮節(jié)兩端法蘭一定要用長螺桿將其剛性聯(lián)接。最好是將伸縮節(jié)安裝在吐出閥門之外。  對安裝基礎(chǔ)的要求：總的來說，泵安裝基礎(chǔ)（包括水泥基礎(chǔ)和墊板、支座等）要有足夠的剛度和穩(wěn)定性，否則容易引發(fā)機(jī)組振動超差問題。基礎(chǔ)的自重要求：驅(qū)動機(jī)為電動機(jī)時(shí)，基礎(chǔ)的自重要大于機(jī)械設(shè)備重量的3倍以上；驅(qū)動機(jī)為發(fā)動機(jī)時(shí)，基礎(chǔ)的自重要大于設(shè)備重量的5倍以上。對于新建的大型水泵房，泵房基礎(chǔ)有一個(gè)沉降過程，所以要特別注意泵房的不均勻沉降對泵機(jī)組的影響。 泵安裝標(biāo)高的確定：泵安裝高度（相對于吸入水池水面的高度）必需依據(jù)可能運(yùn)行的最大汽蝕余量值（NPSHr）來確定，并要考慮足夠的余量。 機(jī)泵兩軸對中要求：安裝時(shí)通過機(jī)泵兩聯(lián)軸器來校核機(jī)泵兩軸的對中性，一般兩聯(lián)軸器彼此打徑向跳動時(shí)，要求跳動值及端面平行度在0.05-0.06mm以內(nèi)。 對立式長軸泵而言，要特別注意吐出口與吐出管路的聯(lián)接，總的要求：泵吐出口與管道連接時(shí)，不能使泵筒體受到任何干擾（推或拉的干擾），為此一般在泵吐出口與管道之間，裝有一個(gè)活動法蘭的伸縮節(jié)。同時(shí)要注意，伸縮節(jié)安裝好之后，一定要剛性聯(lián)接，不能讓其再有伸縮余地。 一般注意事項(xiàng)不多說，只提一下容易引發(fā)運(yùn)行故障的注意事項(xiàng)。 1、機(jī)泵兩聯(lián)軸器聯(lián)接之前，一定要檢查電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否符合泵的轉(zhuǎn)向要求，對于大型機(jī)組，還要檢查電機(jī)空載時(shí)的振動值。 2、滾動軸承室的潤滑油或潤滑脂要適量。潤滑的油位不能超過油標(biāo)規(guī)定，潤滑脂的填充量以占軸承室1/3空腔為宜。過量易引起軸承發(fā)熱 。 3、按說明書要求閉閥或開閥啟動，運(yùn)行時(shí)吐出閥門開度當(dāng)然最好是全開，但有時(shí)由于泵揚(yáng)程選型過高，吐出閥全開時(shí)容易引起汽蝕、振動或超功率等故障，此時(shí)閥門開度要注意使出口壓力表讀數(shù)基本符合泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程的要求。 4、要例行記錄泵的運(yùn)行壓力、運(yùn)行電流、軸承溫度、振動數(shù)值等運(yùn)行數(shù)據(jù)，并注意這些數(shù)據(jù)的前后穩(wěn)定性，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)的產(chǎn)生變化很可能反映泵運(yùn)行出現(xiàn)了故障。 5、對于有外接潤滑水和冷卻水的機(jī)組，啟動之前要先行通水。 維護(hù)保養(yǎng)要領(lǐng)： 1、處于寒冷地區(qū)的泵站，停車之后，一定要將泵內(nèi)的水放干，以免泵內(nèi)的水結(jié)冰而將泵凍裂。 2、軸承腔室中的潤滑油（脂）要按使用說明書要求定期更換或添加 。 3、水泵檢修時(shí)，有裝配間隙值要求的易損件（如葉輪與密封環(huán)、導(dǎo)軸承與軸套、葉輪與葉輪室、填料軸套），當(dāng)其間隙值（隨公稱直徑大小變化，間隙值要求也不同）超過規(guī)定的上限值時(shí)，要及時(shí)更換或修復(fù)。 水泵常見故障處理措施 1、水泵揚(yáng)程過高引發(fā)的運(yùn)行故障： 設(shè)計(jì)院在做水泵選型時(shí)，泵的揚(yáng)程首先是通過理論計(jì)算確定的，往往有些保守，致使新選泵的揚(yáng)程高于實(shí)際裝置所要求的揚(yáng)程，從而導(dǎo)致泵偏工況運(yùn)行。由于偏工況運(yùn)行，會造成如下一些運(yùn)行故障： (1)電機(jī)超功率（電流），常常出現(xiàn)在離心泵上 。 (2)泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，并發(fā)生振動和噪音，出口壓力指針頻繁擺動。由于汽蝕發(fā)生，還導(dǎo)致葉輪汽蝕破壞，運(yùn)行流量下降。 處理措施：分析泵運(yùn)行數(shù)據(jù)，重新確定裝置要求的實(shí)際揚(yáng)程，調(diào)整（降低）泵的揚(yáng)程.最簡單的方法是切削葉輪外徑;如切削葉輪不足以滿足揚(yáng)程降低值的要求，可更換新設(shè)計(jì)的葉輪；還可將電機(jī)做降低轉(zhuǎn)速的改造以降低泵揚(yáng)程。 2、滾動軸承部件溫升超標(biāo) 國產(chǎn)滾動軸承允許的最高溫度不超過80℃,進(jìn)口軸承如SKF軸承，允許的最高溫度可達(dá)到110℃。平時(shí)運(yùn)行檢查時(shí)，都以手摸觸感來判斷軸承是否發(fā)熱，這是不規(guī)范的判斷。 引起軸承部件溫度過高的常見原因有下列幾點(diǎn)： 1）潤滑油（脂）過多 ； 2）機(jī)泵兩軸不對中，使軸承受到額外的負(fù)載； 3）零部件加工誤差，特別是軸承體與泵座相配合的端面垂直度超差，也會使軸承受到額外的干擾力而發(fā)熱； 4）泵體受到吐出管道的推拉干擾，從而破壞了機(jī)泵兩軸的同心度，也會使軸承發(fā)熱； 5）軸承潤滑不良或潤滑油脂中含有泥砂或鐵屑，也會使軸承發(fā)熱； 6）軸承容量不足，這是泵設(shè)計(jì)選擇的問題，成熟產(chǎn)品一般不存在這一問題。 3、泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致振動噪音增大和葉輪破壞： 泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)原因是泵裝置汽蝕余量（以NPSHa表示）小于泵必需汽蝕余量（以NPSHr表示）而造成的 。 泵裝置汽蝕余量NPSHa的值是由裝置確定的，它與當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a，輸送介質(zhì)的汽化壓力Pv，泵汽蝕基準(zhǔn)線離吸入液面的幾何高度Hg，吸入管路的阻力損失hw有關(guān)，具體的計(jì)算公式為： hw——泵吸入管路的阻力損失，一般為0.3-0.5m 當(dāng)裝置確定之后，而且吸入水位恒定的情況下，NPSHa值為一個(gè)恒定值。 泵必需汽蝕余量NPSHr值是通過泵試驗(yàn)確定的，一般只做三個(gè)流量點(diǎn)（即規(guī)定范圍內(nèi)的三個(gè)流量點(diǎn)：小流量點(diǎn)、設(shè)計(jì)流量點(diǎn)、大流量點(diǎn)）的試驗(yàn)，而且三個(gè)流量點(diǎn)的NPSHr值不一樣，正常情況下，設(shè)計(jì)流量點(diǎn)的NPSHr值最小，其他流量點(diǎn)特別是大流量點(diǎn)的NPSHr值要增大。超出大流量點(diǎn)以外的NPSHr值一般那都急劇增大，無法預(yù)料。 設(shè)計(jì)院確定泵的安裝高度，裝置汽蝕余量NPSHa值要滿足泵使用范圍內(nèi)最大必需汽蝕余量NPSHr值的要求。但是為什么還會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象呢？其原因有以下幾點(diǎn)：泵偏工況運(yùn)行造成汽蝕的發(fā)生：由于選型誤差，使泵的運(yùn)行工況點(diǎn)不在泵的規(guī)定范圍內(nèi)，而是偏在大流量區(qū)域運(yùn)行。由于大流量點(diǎn)的NPSHr值無法預(yù)料的之大，造成NPSHaNPSHa值而發(fā)生汽蝕。 處理措施：針對以上所述造成汽蝕的三個(gè)原因，相應(yīng)的采取以下三種解決措施： 1）調(diào)整泵的性能（一般是降低揚(yáng)程值），使泵的運(yùn)行工況點(diǎn)回到規(guī)定的流量范圍內(nèi)運(yùn)行； 2）檢查并清理吸入管內(nèi)的雜物； 3）將泵返回制造廠做汽蝕試驗(yàn)，核實(shí)泵的汽蝕余量值是否達(dá)到樣本規(guī)定值； 3、振動超差 簡單介紹泵的振動測量與評價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)JB/T8097-99。 1）該標(biāo)準(zhǔn)確定了各類泵振動的測量的測點(diǎn)位置和測量方向； 對于臥式中開泵，兩個(gè)主測點(diǎn)定在兩端軸承座上方，一個(gè)輔助測點(diǎn)定在聯(lián)軸器側(cè)下方的底座上，見圖示（中開泵振動測點(diǎn)示意圖）。 對于單基礎(chǔ)立式長軸泵，主測點(diǎn)在電機(jī)支座上法蘭處，輔助測點(diǎn)在安裝底座和吐出口法蘭上方，見圖示（立式長軸泵振量測點(diǎn)示意圖）； 2、泵振動超差的原因： 引起泵振動超差的原因有很多因素，總的來說，可歸納以下一些因素： 1）泵選型不當(dāng) 泵選型不當(dāng)使泵偏工況運(yùn)行（運(yùn)行流量大于最大規(guī)定流量或小于最小規(guī)定流量都屬偏工況運(yùn)行），從而或引發(fā)汽蝕而振動，或處于拐點(diǎn)（對于混流泵和軸流泵而言）運(yùn)行而振動； 2）泵安裝質(zhì)量因素 安裝時(shí)基礎(chǔ)找平、轉(zhuǎn)子對中未達(dá)規(guī)范要求，都可能引發(fā)泵振動超差；立式泵的配套電機(jī)的油隙氣隙調(diào)整不當(dāng)也可能使振動超差； 3）泵制造質(zhì)量因素 由于泵制造質(zhì)量原因引起泵振動超差最主要的一點(diǎn)是葉輪的平衡質(zhì)量 。 4）管路系統(tǒng)配置因素 管路系統(tǒng)配置方面容易引發(fā)振動超差的失誤之處是泵吐出管路上配置柔性伸縮節(jié)時(shí)，未將伸縮節(jié)最終予以剛性聯(lián)接，造成管道及泵座位移，破壞機(jī)泵對中性，從而使振動超差。 對于吐出壓力較高的泵裝置，吐出管路上如果裝備能調(diào)整軸向長度的伸縮節(jié)（包括輪胎節(jié)），調(diào)整安裝之后，一定要用長螺桿將伸縮節(jié)兩端法蘭剛性聯(lián)接，使其不能再自由伸縮。 5）土建因素 土建因素主要是泵的水泥基礎(chǔ)的剛度與穩(wěn)定性兩方面。對于立式長軸泵，泵的水泥基礎(chǔ)為井字形水泥框架，要求有足夠的承載剛度，否則易使泵振動超差。另外，新建的大型泵房，初期有一個(gè)沉降過程，如果過早地安裝水泵，泵房不均勻沉降后會使原來找平的泵基礎(chǔ)其水平度不符合要求。這些情況都可能加劇泵的振動。 振動問題的處理措施：因?yàn)橐鹫駝映畹脑蚝芏?，所以到振動問題，要找出其原因有一個(gè)過程。要從諸多因素中逐個(gè)逐個(gè)地排除一些因素，最終確定一個(gè)或二個(gè)主因，再采取相應(yīng)的解決措施。 典型故障案例分析 案例I：循環(huán)泵汽蝕破壞 某電廠3#機(jī)組（25MW）配用二臺雙吸中開泵作循環(huán)冷卻泵，泵的銘牌參數(shù)為： Q=3240m3/h，H=32m，n=960r/m Pa=317.5kW，Hs=2.9m（即NPSHr=7.4m） 泵裝置為一次循環(huán)供水，取水口和排出口均在同一水面上。開車運(yùn)行不到兩個(gè)月，泵葉輪被汽蝕破壞穿孔。 處理過程：首先作現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)泵的出口壓力僅0.1MPa,而且指針劇烈擺動，并伴有爆破汽蝕響聲。作為水泵專業(yè)人員，第一印象就知道這是由于偏工況運(yùn)行而造成汽蝕發(fā)生。因?yàn)楸玫脑O(shè)計(jì)揚(yáng)程為32m，反映在吐出壓力表上，讀數(shù)應(yīng)字0.3MPa左右。而現(xiàn)場壓力表讀數(shù)只有0.1MPa，顯然泵的運(yùn)行揚(yáng)程只有10m左右，即泵的運(yùn)行工況遠(yuǎn)離Q=3240m3/h，H=32m的規(guī)定工況點(diǎn)，此點(diǎn)的泵必需汽蝕余量已無法預(yù)料的增大。必然發(fā)生汽蝕。 其次作現(xiàn)場調(diào)試，讓用戶直覺認(rèn)知是泵選型揚(yáng)程過失，為了使泵消除汽蝕，必須使泵的運(yùn)行工況回到Q=3240m3/h，H=32m的規(guī)定工況附近。方法就是關(guān)校出口閥門。用戶對關(guān)小閥門非常擔(dān)心，他們認(rèn)為現(xiàn)在全開閥門運(yùn)行，流量尚不充分，致使冷凝器進(jìn)出溫差達(dá)33℃（若流量充足，正常進(jìn)出溫差應(yīng)在11℃以下），若再關(guān)小出口閥，泵的流量豈不更小。為了使電廠操作人員放心，要他們布置有關(guān)人員分頭觀察冷凝器的真空度、發(fā)電出力數(shù)、凝器出水溫度等對流量變化反映敏感的數(shù)據(jù)，泵廠人員則在泵房逐步關(guān)小泵出口閥。出口壓力隨著閥門開度的減小而逐步上升，當(dāng)上升至0.28MPa時(shí)，泵的汽蝕響聲完全消除，凝器真空度也從650汞柱上升到700汞柱，凝器的進(jìn)出溫差下降到11℃以下。這些都說明，運(yùn)行工況回到規(guī)定點(diǎn)之后，泵汽蝕現(xiàn)象即可消除，泵的流量恢復(fù)正常（泵偏工況發(fā)生汽蝕后，流量、揚(yáng)程都要下降）。但此時(shí)閥門開度只有10%左右，若長此運(yùn)行，閥門也容易損壞，同時(shí)耗能不經(jīng)濟(jì)。 解決辦法：由于原泵揚(yáng)程有32m，而新需揚(yáng)程僅12m，因?yàn)閾P(yáng)程相差太遠(yuǎn)，切割葉輪降低揚(yáng)程的簡單辦法已不可行。于是提出電機(jī)降速（960r/m降至740r/m）改造，泵葉輪重新設(shè)計(jì)的方案。此方案后來實(shí)踐表明，徹底解決了問題，不僅解決了汽蝕問題，還大大地降低了能耗。 本案問題的關(guān)鍵是泵選型揚(yáng)程過高造成的。 案例Ⅱ：循環(huán)水泵位移和斷軸事故分析 該工程共有6臺24寸型循環(huán)水泵，露天安裝，泵的銘牌參數(shù)為： Q=3000m3/h，H=70m N=960r/m（實(shí)際轉(zhuǎn)速達(dá)990r/m） 配套電機(jī)功率800kW 泵軸承為SKF球軸承。脂潤滑。從動端軸承向固定，承受殘余軸向推力；主動端軸承外圈軸向留有游動間隙。 泵裝置如上圖所示 橡膠伸縮節(jié)兩端法蘭分別與管道連接，兩端法蘭本身未用長螺栓剛性連接。 泵安裝好之后，開始逐臺調(diào)試，調(diào)試中出現(xiàn)下列情況： 1)泵座和吐出管道水泥固定支墩均發(fā)生位移，位移方向如裝置示意圖所示：泵向右移，固定支墩向左移，有幾臺泵支墩水泥座因位移出現(xiàn)崩裂 2)壓力表讀數(shù)在開閥之前達(dá)0.8MPa，部分開閥之后為0.65MPa左右，電動蝶閥開度約15%。軸承部位溫升、振動幅度都正常 。 3)停泵之后檢查聯(lián)軸器的對中情況，發(fā)現(xiàn)機(jī)泵兩聯(lián)軸器左右錯位較大，據(jù)安裝人員檢查，錯位最嚴(yán)重的為1#泵（錯位1.6mm），5#泵（錯開3mm）、6#泵（錯開2mm），其他泵也有數(shù)十絲的錯位。 4)調(diào)整對中后，重新開車時(shí)，用戶和安裝公司用百分表測量泵腳的位移量，最大的達(dá)0.37mm，停泵后有回彈，但泵腳部位不能復(fù)原。 斷軸事故發(fā)生在5#泵上。5#泵斷軸之前，斷續(xù)運(yùn)行3-4次，累計(jì)運(yùn)行約60小時(shí)左右。最后一次開車后，運(yùn)行至次日晚上發(fā)生斷軸。斷軸部位在主動端軸承定位軸肩退刀槽處，斷面與軸中心略為傾斜 。 對事故原因的分析意見：斷軸事故發(fā)生在5#泵上，可能有軸本身質(zhì)量問題，也有外部因素的問題。 1)5#泵發(fā)生斷軸，不排除5#泵軸存在質(zhì)量問題，這些問題可能軸料本身有缺陷，也可能與5#泵軸退刀槽加工圓弧不規(guī)范導(dǎo)致應(yīng)力集中，這是斷軸原因的個(gè)性問題。 2)5#泵斷軸與外力作用使泵產(chǎn)生位移有關(guān)。在外力作用下 5#泵聯(lián)軸器左右錯位最大。這個(gè)外力的產(chǎn)生是由于吐出管上的水壓力作用下產(chǎn)生的張力（這個(gè)張力F當(dāng)P2=0.7MPa時(shí)： F=0.7×10.2×（πd2）÷4=0.7×10.2×(π×802)÷4=35.9T,當(dāng)閉閥運(yùn)行時(shí)，P2=0.8MPa，此時(shí)F=0.8×10.2×(π×802)÷4=41T），這么大的拉力靠橡膠管壁剛度根本承受不住，必然向左右延伸，這樣力向右傳遞到泵上,使其產(chǎn)生位移，向左傳遞到水泥支墩,使其推裂，如果支墩較堅(jiān)固、不垮，則泵向右的位移就更大。事實(shí)表明，5#泵的水泥支墩未推裂，則5#泵的位移就更大，所以停后,5#泵的聯(lián)軸器左右錯位就最大。 3)因橡膠管壁的剛度不能承受巨大水推力而軸向拉長，使泵吐出口承受巨大外推力（泵的進(jìn)出法蘭不能承受管道外力作用），致使泵體位移，導(dǎo)致聯(lián)軸器錯位、機(jī)泵兩軸不同心運(yùn)行，這是導(dǎo)致5#泵斷軸的外部因素。 解決方法：將輪胎節(jié)用長螺桿剛性聯(lián)接，并讓吐出管路能自由伸展，位移和斷軸問題而不再發(fā)生。 泵電機(jī)的選擇 電機(jī)的選擇要根據(jù)使用環(huán)境條件來確定 (1) 室內(nèi)和室外安裝--選擇確定是用室內(nèi)安裝電機(jī)還是戶外型電機(jī) (2) 電機(jī)的防護(hù)等級選擇 使用環(huán)境好的，選用IP23防護(hù)等級 使用環(huán)境有粉塵或水滴情況下，選用IP44或IP54電機(jī) (3) 電機(jī)電壓選擇----根據(jù)配電系統(tǒng)，有380V、6000V和10000V 一般大型電機(jī)都是6kV和10kV 小型電機(jī)一般是380V 電機(jī)絕緣等級---普通電機(jī)用B級絕緣，要求高的用F級絕緣 (1) 電機(jī)功率的選擇 泵制造廠根據(jù)泵的使用軸功率的大小，都確定了電機(jī)的額定功率。 電機(jī)額定功率和泵軸功率之比一般為1.1~1.2之間 小型電機(jī)一般選1.15~1.2; 大型電機(jī)(大于400kW以上)一般選1.07~1.15 由于電機(jī)功率分檔不可能很細(xì)，這些配套電機(jī)功率大于1.15或1.2的情況也會出現(xiàn)。 評標(biāo)中應(yīng)注意的技術(shù)問題 (1) 性能參數(shù)(Q、H、η、NPSHR)要符合標(biāo)書要求。 (2) 泵效率值是只要達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)就行，不是效率值越高越好，有些廠家報(bào)出的效率值有時(shí)候是難以達(dá)到的。 (3) 要注意投標(biāo)者是否是有性能測試的檢測手段，這是保證泵性能達(dá)到標(biāo)書要求的必要手段。 (4) 泵零部件材料標(biāo)書中有規(guī)定，但投標(biāo)者根據(jù)他們的生產(chǎn)實(shí)踐，可能提出更適用的材料，評標(biāo)時(shí)要于以認(rèn)真考慮。 如果標(biāo)書中對泵的轉(zhuǎn)速沒有統(tǒng)一規(guī)定，各個(gè)投標(biāo)者提供的泵轉(zhuǎn)速可能不一樣，對此評標(biāo)時(shí)要認(rèn)真分析其優(yōu)劣。 對于用戶而言，選用較低轉(zhuǎn)速的泵，會使運(yùn)行更平穩(wěn)，振動、噪音也相對低，泵汽蝕性能會更好，所以選用較低轉(zhuǎn)速的泵，對運(yùn)行有好處。 但是對于投標(biāo)者而言，由于選擇較低轉(zhuǎn)速的泵，將會增加泵和電機(jī)的造價(jià)，影響竟?fàn)幜?，所以凡能用較高轉(zhuǎn)速的來滿足標(biāo)書性能要求時(shí)，會盡量采用較高速度的泵。 |
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